原位杂交组织化学技术(In Situ Hybridization Histochemistry, ISHH)是一种在细胞或组织切片上检测特定核酸序列的分子生物学方法。该技术基于核酸分子单链之间互补碱基序列的非共价键结合,形成稳定的双链杂交体。自1969年Gall和Pardue首次利用爪蟾核糖体基因探针进行定位以来,ISHH已从放射性标记发展为多种非放射性标记系统,如生物素、地高辛等,广泛应用于基因表达定位、染色体分析、病毒检测和发育生物学研究。
一、核酸分子杂交技术基础
核酸分子杂交技术始于1961年Hall的液相杂交研究。根据反应体系的不同,可分为固相杂交和液相杂交。固相杂交将一条核酸链固定在固体支持物(如硝酸纤维素膜、尼龙膜)上,另一条游离在溶液中;液相杂交则两条链均游离。常见的固相杂交类型包括菌落原位杂交、斑点杂交、Southern印迹、Northern印迹和组织原位杂交(即ISHH)。
二、ISHH的技术流程
ISHH的基本步骤包括:杂交前准备(固定、玻片处理、组织通透性增强、背景降低)、杂交、杂交后处理(洗涤)和信号显示。
1. 固定
固定剂的选择需兼顾细胞结构保存和核酸(尤其是RNA)的稳定性。多聚甲醛(4%)是常用固定剂,因其不产生广泛蛋白质交联,有利于探针穿透。对于RNA定位,组织应尽快固定或冷冻,以减少降解。其他固定剂如醋酸-酒精混合液、Bouin's液等可增强探针穿透性,但可能损伤RNA或组织结构。
2. 玻片和组织切片处理
玻片需经清洁、硅化处理以去除RNA酶,并涂布粘附剂(如多聚赖氨酸)防止切片脱落。组织切片需通过蛋白酶K消化、去垢剂处理等增强通透性,但需平衡信号强度与形态保存。预杂交可封闭非特异性结合位点,降低背景。
3. 杂交
杂交液包含标记探针、硫酸葡聚糖(促进杂交率)和甲酰胺(调节Tm值,保护组织形态)。探针浓度通常为0.5-5.0 ng/μl,长度以50-100碱基为佳。杂交温度一般在Tm-25℃左右(30-60℃),时间16-20小时。严格度控制通过调节盐浓度和甲酰胺比例实现,高严格度可提高特异性,但降低敏感性。
4. 杂交后处理
通过系列盐溶液漂洗(浓度由高到低,温度由低到高)去除未结合探针,降低背景。RNA探针杂交后可用RNA酶处理去除未配对RNA。漂洗过程中避免切片干燥。
5. 信号显示
放射性标记探针通过放射自显影检测;非放射性标记(如地高辛、生物素)通过酶联显色系统(如碱性磷酸酶-抗碱性磷酸酶)显示,颜色为紫蓝色。信号可进行半定量分析,但需严格控制实验条件。
三、对照实验与结果判断
ISHH的特异性需通过对照验证,包括:Northern/Southern印迹、免疫组化与ISHH联合检测、核酸酶消化预处理、同义探针阴性对照等。结果解释需谨慎,考虑固定延迟导致的mRNA降解、探针可接近性差异等因素。
四、技术进展与应用
非放射性标记技术(如地高辛)因其安全性、稳定性和高灵敏度,正逐步取代放射性标记。ISHH已从实验室研究走向临床诊断,尤其在病毒检测和基因表达分析中发挥重要作用。未来,随着探针制备技术的自动化和新型标记物的开发,ISHH将成为常规诊断工具。